CN105846856A - 电力通信网组网方式评价方法及装置 - Google Patents

电力通信网组网方式评价方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种电力通信网组网方式评价方法及装置。该方法包括：计算通过多种组网方式中每种组网方式规划电力通信网生成的多个评价指标；依据多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵；计算目标矩阵对应的相关矩阵、相关矩阵的所有特征值和所有特征值的和；依据所有特征值中每个特征值与所有特征值的和的比值从所有特征值中确定出目标特征值；计算目标特征值对应的特征向量，并依据特征向量构建评价函数；依据评价函数计算多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值，并将最小的评价函数值对应的组网方式作为成本最低的组网方式。提高了对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性。

Description

电力通信网组网方式评价方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及电力通信领域，尤其涉及一种电力通信网组网方式评价方法及装置。
背景技术
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的，它同电力系统的继电保护及安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。
现有技术中，电力通信网的组网方式包括最小跳方式、最短路径方式、负载均衡方式和综合代价最小方式，依据任何一种组网方式对电力通信网进行组网时均涉及到资本性支出指标和运营成本指标，资本性支出指标包括节点费用和链路费用，运营成本指标包括人员费用和能耗费用，采用不同的组网方式对电力通信网进行组网时对应生成的资本性支出指标和运营成本指标均不同，导致采用不同的组网方式对电力通信网进行组网的成本不同。
但是，现有技术中对不同的组网方式成本的评价方法大多依赖专家进行权重评价，由于专家经验或偏好不同，造成对不同的组网方式成本的评价缺乏客观性和准确性。
发明内容
本发明实施例提供一种电力通信网组网方式评价方法及装置，以提高对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性。
本发明实施例的一个方面是提供一种电力通信网组网方式评价方法，包括：
计算通过多种组网方式中每种组网方式规划电力通信网生成的多个评价指标；
依据所述多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵；
计算所述目标矩阵对应的相关矩阵、所述相关矩阵的所有特征值和所述所有特征值的和；
依据所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值从所述所有特征值中确定出目标特征值；
计算所述目标特征值对应的特征向量，并依据所述特征向量构建评价函数；
依据所述评价函数计算所述多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值，并将最小的评价函数值对应的组网方式作为成本最低的组网方式。
本发明实施例的另一个方面是提供一种电力通信网组网方式评价装置，包括：
计算模块，用于计算通过多种组网方式中每种组网方式规划电力通信网生成的多个评价指标；
矩阵构建模块，用于依据所述多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵；
所述计算模块还用于计算所述目标矩阵对应的相关矩阵、所述相关矩阵的所有特征值和所述所有特征值的和；
确定模块，用于依据所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值从所述所有特征值中确定出目标特征值；
所述计算模块还用于计算所述目标特征值对应的特征向量，并依据所述特征向量构建评价函数；依据所述评价函数计算所述多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值；
所述确定模块还用于将最小的评价函数值对应的组网方式作为成本最低的组网方式。
本发明实施例提供的电力通信网组网方式评价方法及装置，通过依据多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵，计算目标矩阵对应的相关矩阵、相关矩阵的所有特征值和所有特征值的和，依据所有特征值中每个特征值与所有特征值的和的比值从所有特征值中确定出目标特征值，计算目标特征值对应的特征向量，并依据特征向量构建评价函数，依据评价函数计算多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值确定成本最低的组网方式，提高了对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电力通信网组网方式评价方法流程图；
图2为本发明实施例提供的电力通信网组网的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电力通信网组网方式评价装置的结构图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的电力通信网组网方式评价方法流程图；图2为本发明实施例提供的电力通信网组网的结构示意图。本发明实施例针对现有技术中对不同的组网方式成本的评价方法大多依赖专家进行权重评价，由于专家经验或偏好不同，造成对不同的组网方式成本的评价缺乏客观性和准确性，提供了电力通信网组网方式评价方法，该方法具体步骤如下：
步骤S101、计算通过多种组网方式中每种组网方式规划电力通信网生成的多个评价指标；
如图2所示，电力通信网由多个链路、多个节点构成，根据节点的业务吞吐量可将节点分为核心节点和非核心节点，即核心节点的业务吞吐量比非核心节点的业务吞吐量大，电力通信网的组网方式包括最小跳方式、最短路径方式、负载均衡方式和综合代价最小方式，依据不同的组网方式构建的电力通信网包括的链路总长度、核心节点数量和非核心节点数量不同，每一种组网方式构建的电力通信网包括的链路总长度、核心节点数量和非核心节点数量如表1所示：
表1
在本发明实施例中，通过每种组网方式规划电力通信网生成的多个评价指标包括节点费用、链路费用、人员费用和能耗费用，其中，节点费用和链路费用合称为电力通信网的资本性支出指标，人员费用和能耗费用合称为电力通信网的运营成本指标。
节点费用主要取决于节点的业务吞吐量，链路费用主要取决于链路长度。根据每个节点的业务吞吐量不同，为其配备不同标准的交换设备，其中核心节点配备高级别的设备。链路费用主要包括以下两个部分：光缆费用、光转发放大器费用。其中，光转发放大器费用为：a为光转发放大器的有效范围，Ea为光转发放大器的单价费用。电力通信网的资本性支出指标表示为其中，n1为核心节点的数量，E1为核心节点配备的交换设备的单价，n2为非核心节点的数量，E2为非核心节点配备的交换设备的单价，L为链路总长度，EL为链路铺设的光纤的单价。
人员费用包括网络监查费用和故障维修费用，优选的，核心节点需要两组人员进行网络监查；能耗费用包括节点交换设备的能耗费用，以及光转发放大器的能耗费用。电力通信网的运营成本指标表示为其中，T为负责网络监查的每组人员的劳务费用，N为网络的区域数量，R为负责维修的每组人员的劳务费用，Wa为光转发放大器的能耗费用，W1为核心节点配备的交换设备的能耗费用，W2为非核心节点配备的交换设备的能耗费用。
根据表1和上述节点费用、链路费用、人员费用和能耗费用的计算方法可计算出最小跳方式、最短路径方式、负载均衡方式和综合代价最小方式4种方式分别对应的节点费用、链路费用、人员费用和能耗费用，具体费用如表2所示：
表2
其中，节点费用和链路费用均包括相应设备的配套材料以及铺设、调试的费用。人员费用和能耗费用分别按照网络运行3年所需的费用进行计算。
步骤S102、依据所述多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵；
在本发明实施例中，以表2中的原始数据构建出目标矩阵为 r = 67485 1696.8 1800 88.5 50451.5 2150.4 2304 66.3 67380.5 2234.4 2376 87 65857 1881.6 2016 84.2 .
步骤S103、计算所述目标矩阵对应的相关矩阵、所述相关矩阵的所有特征值和所述所有特征值的和；
所述计算所述目标矩阵对应的相关矩阵，包括：对所述目标矩阵进行标准化处理获得标准矩阵；计算所述标准矩阵对应的相关矩阵。
本发明实施例依据任何一种归一化处理方法对上述目标矩阵进行标准化处理，且本发明实施例不对归一化处理方法进行限制，并计算所述标准矩阵对应的相关矩阵，且计算所述标准矩阵对应的相关矩阵可依据线性代数中相关矩阵的求解方法进行求解，求解后的相关矩阵 R = 1.0000 - 0.4190 - 0.4421 0.9958 - 0.4190 1.0000 0.9992 - 0.4509 - 0.4421 0.9992 1.0000 - 0.4579 0.9958 - 0.4509 - 0.4579 1.0000 .
依据线性代数中特征值的求解方法获得该相关矩阵的所有特征值为2.8918、1.1043、0.0039、0，计算所有特征值2.8918、1.1043、0.0039、0的和为4。
步骤S104、依据所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值从所述所有特征值中确定出目标特征值；
特征值2.8918与4的比值为72.295％，1.1043与4的比值为27.6075％，0.0039与4的比值为0.0975％，优选的，将比值的累加和大于95％对应的特征值作为目标特征值，例如，72.295％加27.6075％为99.9025％，99.9025％大于95％，则将特征值2.8918和特征值1.1043作为目标特征值。
步骤S105、计算所述目标特征值对应的特征向量，并依据所述特征向量构建评价函数；
依据线性代数中特征向量的计算方法计算出相关矩阵R的特征值2.8918对应的特征向量为[0.4938 -0.4963 -0.5046 0.5052]，特征值1.1043对应的特征向量为[0.51530.5102 0.4884 0.4855]，依据特征向量[0.4938 -0.4963 -0.5046 0.5052]构建出函数y1＝0.4938x1-0.4963x2-0.5046x3+0.5052x4，依据特征向量[0.5153 0.5102 0.48840.4855]构建出函数y2＝0.5153x1+0.5102x2+0.4884x3+0.4855x4，其中，x1、x2、x3、x4依次表示节点费用、链路费用、人员费用和能耗费用，依据函数y1＝0.4938x1-0.4963x2-0.5046x3+0.5052x4和函数y2＝0.5153x1+0.5102x2+0.4884x3+0.4855x4构建评价函数y＝(0.7229y1+0.2761y2)/0.999。
步骤S106、依据所述评价函数计算所述多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值，并将最小的评价函数值对应的组网方式作为成本最低的组网方式。
根据表2可知，当组网方式为最小跳方式时，x1＝67485、x2＝1696.8、x3＝1800、x4＝88.5，通过函数y1＝0.4938x1-0.4963x2-0.5046x3+0.5052x4、y2＝0.5153x1+0.5102x2+0.4884x3+0.4855x4和y＝(0.7229y1+0.2761y2)/0.999可计算出最小跳方式对应的评价函数值y，同理可计算出最短路径方式、负载均衡方式和综合代价最小方式分别对应的评价函数值y，将最小跳方式、最短路径方式、负载均衡方式和综合代价最小方式依据其分别对应的评价函数值y从小到大进行排序，排列顺序依次为最短路径方式、综合代价最小方式、负载均衡方式、最小跳方式，将最小的评价函数值对应的组网方式作为成本最低的组网方式，即最短路径方式为成本最低的组网方式。
本发明实施例通过依据多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵，计算目标矩阵对应的相关矩阵、相关矩阵的所有特征值和所有特征值的和，依据所有特征值中每个特征值与所有特征值的和的比值从所有特征值中确定出目标特征值，计算目标特征值对应的特征向量，并依据特征向量构建评价函数，依据评价函数计算多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值确定成本最低的组网方式，提高了对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性。
在上述实施例的基础上，所述依据所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值从所述所有特征值中确定出目标特征值，包括：将所述所有特征值按照从大到小的顺序进行排序；计算排序后的所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值；依据各个比值从大到小的顺序累加所述比值获得累加和；将所述累加和首次大于阈值时对应的特征值确定为目标特征值。
在上述实施例中，依据线性代数中特征值的求解方法获得该相关矩阵的所有特征值为2.8918、1.1043、0.0039、0，将2.8918、1.1043、0.0039、0按照从大到小的顺序进行排序；计算排序后的所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值，依据各个比值从大到小的顺序累加所述比值获得累加和，排序后的特征值、比值和累加和的对应关系如表3所示：
表3
将2.8918、1.1043、0.0039、0按照从大到小的顺序进行排序，则2.8918、1.1043、0.0039、0分别与所述所有特征值的和的比值遵循从大到小的排序顺序，按照从大到小的顺序累加各个比值获得累积累加和，当累加到第二个比值时，累积累加和为99.9025％，99.9025％大于95％，则将特征值2.8918和特征值1.1043作为目标特征值。
所述依据所述特征向量构建评价函数，包括：
依据公式(1)构建所述评价函数y：
y = ( Σ i = 1 n k i y i ) / ( Σ i = 1 n k i ) - - - ( 1 )
其中，n表示所述目标特征值的个数，ki表示第i个目标特征值与所述所有特征值的和的比值，cij表示第i个目标特征值对应的特征向量的第j个元素，m表示第i个目标特征值对应的特征向量的元素总个数，xj表示所述多个评价指标中的第j个评价指标。
由于目标特征值为特征值2.8918和特征值1.1043，则所述目标特征值的个数n等于2，2.8918为第1个目标特征值，1.1043为第2个目标特征值，k1表示第1个目标特征值与所述所有特征值的和的比值即72.295％，k2表示第2个目标特征值与所述所有特征值的和的比值即27.6075％，由上述实施例可知，特征值2.8918对应的特征向量为[0.4938 -0.4963-0.5046 0.5052]，具体为y1＝0.4938x1-0.4963x2-0.5046x3+0.5052x4，c1j表示特征向量[0.4938 -0.4963 -0.5046 0.5052]中的第j个元素，特征值1.1043对应的特征向量为[0.5153 0.5102 0.4884 0.4855]，具体为y2＝0.5153x1+0.5102x2+0.4884x3+0.4855x4，c2j表示特征向量[0.5153 0.5102 0.4884 0.4855]中的第j个元素，具体表示为y＝(0.7229y1+0.2761y2)/0.999。
本发明实施例具体给出了目标特征值的确定方法，以及评价函数的构建方法，进一步提高了对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性。
图3为本发明实施例提供的电力通信网组网方式评价装置的结构图。本发明实施例提供的电力通信网组网方式评价装置可以执行电力通信网组网方式评价方法实施例提供的处理流程，如图3所示，电力通信网组网方式评价装置30包括计算模块31、矩阵构建模块32和确定模块33，其中，计算模块31用于计算通过多种组网方式中每种组网方式规划电力通信网生成的多个评价指标；矩阵构建模块32用于依据所述多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵；计算模块31还用于计算所述目标矩阵对应的相关矩阵、所述相关矩阵的所有特征值和所述所有特征值的和；确定模块33用于依据所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值从所述所有特征值中确定出目标特征值；计算模块31还用于计算所述目标特征值对应的特征向量，并依据所述特征向量构建评价函数；依据所述评价函数计算所述多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值；确定模块33还用于将最小的评价函数值对应的组网方式作为成本最低的组网方式。
本发明实施例通过依据多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵，计算目标矩阵对应的相关矩阵、相关矩阵的所有特征值和所有特征值的和，依据所有特征值中每个特征值与所有特征值的和的比值从所有特征值中确定出目标特征值，计算目标特征值对应的特征向量，并依据特征向量构建评价函数，依据评价函数计算多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值确定成本最低的组网方式，提高了对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性。
在上述实施例的基础上，确定模块33具体用于将所述所有特征值按照从大到小的顺序进行排序；计算排序后的所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值；依据各个比值从大到小的顺序累加所述比值获得累加和；将所述累加和首次大于阈值时对应的特征值确定为目标特征值。
矩阵构建模块32具体用于依据公式(1)构建所述评价函数y：
y = ( Σ i = 1 n k i y i ) / ( Σ i = 1 n k i ) - - - ( 1 )
其中，n表示所述目标特征值的个数，ki表示第i个目标特征值与所述所有特征值的和的比值，cij表示第i个目标特征值对应的特征向量的第j个元素，m表示第i个目标特征值对应的特征向量的元素总个数，xj表示所述多个评价指标中的第j个评价指标。
计算模块31具体用于对所述目标矩阵进行标准化处理获得标准矩阵；计算所述标准矩阵对应的相关矩阵。
所述多个评价指标包括节点费用、链路费用、人员费用和能耗费用。
本发明实施例提供的电力通信网组网方式评价装置可以具体用于执行上述图1所提供的方法实施例，具体功能此处不再赘述。
本发明实施例具体给出了目标特征值的确定方法，以及评价函数的构建方法，进一步提高了对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性。
综上所述，本发明实施例通过依据多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵，计算目标矩阵对应的相关矩阵、相关矩阵的所有特征值和所有特征值的和，依据所有特征值中每个特征值与所有特征值的和的比值从所有特征值中确定出目标特征值，计算目标特征值对应的特征向量，并依据特征向量构建评价函数，依据评价函数计算多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值确定成本最低的组网方式，提高了对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性；具体给出了目标特征值的确定方法，以及评价函数的构建方法，进一步提高了对不同的组网方式成本的评价的客观性和准确性。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电力通信网组网方式评价方法，其特征在于，包括：
计算通过多种组网方式中每种组网方式规划电力通信网生成的多个评价指标；
依据所述多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵；
计算所述目标矩阵对应的相关矩阵、所述相关矩阵的所有特征值和所述所有特征值的和；
依据所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值从所述所有特征值中确定出目标特征值；
计算所述目标特征值对应的特征向量，并依据所述特征向量构建评价函数；
依据所述评价函数计算所述多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值，并将最小的评价函数值对应的组网方式作为成本最低的组网方式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值从所述所有特征值中确定出目标特征值，包括：
将所述所有特征值按照从大到小的顺序进行排序；
计算排序后的所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值；
依据各个比值从大到小的顺序累加所述比值获得累加和；
将所述累加和首次大于阈值时对应的特征值确定为目标特征值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述特征向量构建评价函数，包括：
依据公式(1)构建所述评价函数y：
y = ( Σ i = 1 n k i y i ) / ( Σ i = 1 n k i ) - - - ( 1 )
其中，n表示所述目标特征值的个数，ki表示第i个目标特征值与所述所有特征值的和的比值，cij表示第i个目标特征值对应的特征向量的第j个元素，m表示第i个目标特征值对应的特征向量的元素总个数，xj表示所述多个评价指标中的第j个评价指标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述目标矩阵对应的相关矩阵，包括：
对所述目标矩阵进行标准化处理获得标准矩阵；
计算所述标准矩阵对应的相关矩阵。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述多个评价指标包括节点费用、链路费用、人员费用和能耗费用。
6.一种电力通信网组网方式评价装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于计算通过多种组网方式中每种组网方式规划电力通信网生成的多个评价指标；
矩阵构建模块，用于依据所述多种组网方式中每种组网方式对应的多个评价指标构建目标矩阵；
所述计算模块还用于计算所述目标矩阵对应的相关矩阵、所述相关矩阵的所有特征值和所述所有特征值的和；
确定模块，用于依据所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值从所述所有特征值中确定出目标特征值；
所述计算模块还用于计算所述目标特征值对应的特征向量，并依据所述特征向量构建评价函数；依据所述评价函数计算所述多种组网方式中每种组网方式对应的评价函数值；
所述确定模块还用于将最小的评价函数值对应的组网方式作为成本最低的组网方式。
7.根据权利要求6所述的电力通信网组网方式评价装置，其特征在于，所述确定模块具体用于将所述所有特征值按照从大到小的顺序进行排序；计算排序后的所有特征值中每个特征值与所述所有特征值的和的比值；依据各个比值从大到小的顺序累加所述比值获得累加和；将所述累加和首次大于阈值时对应的特征值确定为目标特征值。
8.根据权利要求7所述的电力通信网组网方式评价装置，其特征在于，所述矩阵构建模块具体用于依据公式(1)构建所述评价函数y：
y = ( Σ i = 1 n k i y i ) / ( Σ i = 1 n k i ) - - - ( 1 )
其中，n表示所述目标特征值的个数，ki表示第i个目标特征值与所述所有特征值的和的比值，cij表示第i个目标特征值对应的特征向量的第j个元素，m表示第i个目标特征值对应的特征向量的元素总个数，xj表示所述多个评价指标中的第j个评价指标。
9.根据权利要求8所述的电力通信网组网方式评价装置，其特征在于，所述计算模块具体用于对所述目标矩阵进行标准化处理获得标准矩阵；计算所述标准矩阵对应的相关矩阵。
10.根据权利要求6-9任一项所述的电力通信网组网方式评价装置，其特征在于，所述多个评价指标包括节点费用、链路费用、人员费用和能耗费用。
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